Development of high-sensitivity labor-saving observation method to detect fluctuations in the freshwater-saltwater interface deeper than the bottom of the observation hole

开发出高灵敏度、省力的观测方法，可检测比观测孔底部更深的淡水-咸水界面的波动

基本信息

批准号：
21K05839
负责人：
中里裕臣
金额：
$ 2.66万
依托单位：
National Agriculture and Food Research Organization
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

沿岸域で淡水地下水を利用する際には揚水により下層の塩水地下水を引き込まないように塩淡境界の変動を把握する必要があるが、塩淡境界を貫く観測孔では揚水中に塩水地下水が上昇し、塩淡境界変動が正確に把握できない課題がある。このため、電気探査手法を応用し、観測孔内の塩水変動の影響を低減しつつ、観測孔外の帯水層中の塩淡境界変動を検知する手法開発を行った。令和3年度は地表送信＋孔内受信電極配置による塩淡境界変動に対する探査感度を2次元地盤モデルで解析し、塩淡境界を挟む受信電極配置によって孔内水の電気伝導度変化及び地下水位変動に対してよりも帯水層中の塩淡境界変動に対する感度が大きくなることを明らかにした。試験地とした沖縄県多良間島では、賦存する淡水レンズ下限の塩淡境界の上下に孔底を持つ観測孔の組が利用できる島の北西部、北東部、南西部の3エリアを選定し、塩淡境界の揚水試験時変動、潮汐変動及び季別変動を対象に開発手法によるモニタリングを令和３、４年度に行った。その結果、孔内水の深度別電気伝導度は約12時間周期の潮汐変動を示すのに対し、塩淡境界を挟む受信電極探査システムではこの変動は観測されず、2次元地盤モデルにおいて観測孔内の塩淡境界のみが変動する場合と一致する結果が得られた。3次元地盤モデルでは孔内電極付近の電位計算精度を上げるため細分割したところメモリ容量不足で必要な精度でのモデル計算ができなかったが、中里ほか(2003、農工研技報)では3次元的に局所的な比抵抗変化は２次元探査では過小評価されることを明らかにしており、地表送信＋塩淡境界を挟む孔内受信電極配置により、孔内水の電気伝導度変化の影響を低減し、帯水層中の塩淡境界変動を検知したと考えられる。同様の探査結果は時期を変えても再現できたため、本成果については地下水塩淡境界変動の検知方法（特願2022-196721）として特許出願を行った。

当在沿海地区使用淡水地下水时，有必要掌握盐边界中的波动，以便不是通过抽水来吸引低层的盐水地下水，而是在渗透盐水边界的观测孔中，盐水地下水升起但是，有些问题无法准确地掌握咸边界的波动。因此，我们开发了一种应用电气勘探方法来检测观测孔外OBI水层中盐度边界波动的方法，同时减少了观察孔中盐水波动的影响。在第三年，由于地面传输的位置 +盐边界波动的探索敏感性通过两个维度的地面模型分析了接收电极在孔中的位置，并且接收电极在盐边界之间的接收器排列孔和地下水水平的电导率的变化表明，对OBI水层中盐的边界的波动的敏感性大于波动。在塔拉吉马岛，冲绳县，在北部，东北和西南地区选择了三个区域，这些区域可以用淡水镜头的肖像孔的孔底部使用，这些区域可在肖像孔上上下用光。在盐光边界的抽水测试中的波动，潮汐波动和季节性波动的开发方法的第三年和第44年进行。结果，孔中的内水的电导率显示出大约12小时的潮汐波动，而在接收电极勘探系统越过盐边界和2D地面模型中未观察到这种波动只有仅获得盐边界波动时才匹配的结果。在3维地面模型中，将其分为细节，以提高孔电极附近的潜在计算精度，但是由于记忆力不足，无法计算必要的准确性，但在Nakazato等人中已被阐明。在两个维度探索中，局部相对变化被低估了，并且内部水在孔中的电导率的影响是接收地面透射和盐光线之间的电极排列的影响。已经检测到obi水层中盐的边界波动减少。由于类似的探索结果即使在更改时间后也会复制，因此提交了专利作为检测地下水盐和光边界波动的方法（特殊应用2022-196721）。